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[关键词] 金属矿山 地下开采 采矿方法
中图分类号:F407.4
中图分类号:
随着矿山开采业技术的不断进步,国际与国内进行金属矿山地下开采的工艺技术也有着新的突破与发展,不断向着开采效率高、机械化程度高和回采率高的程度发展,在矿产开采现场的综合生产能力以及劳动生产率都出现了较大幅度的提升,贫化指标与损失指标都出现了较大幅度的减小,为了在金属矿山地下开采采矿中选择最为合适的采矿方法,制定出最为合适的工艺流程,本文中对近年来我国金属矿山地下开采采用的主要采矿方法进行了分析研究。
一、常见金属矿山地下开采采矿方法
采矿方法指的是如何通过安全、经济的手段把位于矿块、矿柱以及矿房内的矿石开采出来的方法,主要包括对矿块进行的采准切割、矿石的回采以及对采空区的处理等多个方面的工作。
依照在对矿石进行回采过程中对采场进行管理的方法的差异,金属与非金属矿山的地下开采方法基本有以下几种类型。
1. 空场采矿法。这种采矿方法的主要特点就是在进行回采的过程当中,对采空区采用暂时留存或者是永久留存的矿柱进行技术性的支撑加固,采空区始终处于一种空着的状态。根据矿壁与矿块表现出来的实际结构差异以及进行回采作业的工作特点,该采矿法又能够划分成全面采矿方法、阶段性矿房采矿方法以及房柱采矿方法。
2. 崩落采矿法。这种采矿方法是通过崩落围岩的办法来使地压管理得到实现的采矿方法,也就是在崩落矿石的过程中,通过强制或者是自然的方式把围岩崩落以用来填充采空区域,通过这种方法来实现对地压的管理与控制。该采矿方法的特点就是在矿石陆续采出之后,通过有计划、有步骤的方式利用崩落的矿体中存在的上下盘岩石以及覆盖岩层来对采空区进行合理的填充,通过这种方法及时地实现对采空区地压的控制,妥善地处理好采空区,通常情况下是在矿体围岩处于一种不稳定的状态、地表情况可以承受陷落的情况下采用该种采矿方法。具体的方法包括单层、分层、分段以及阶段性崩落法。
3. 留矿采矿法。这种采矿方法是把采下的很大一部分矿石暂时留存在矿房中,采矿工人以矿石堆为作业地点进行工作,主要的开采对象是矿石及其围岩都比较稳定的中厚与急倾斜薄矿体。该采矿方法的特点就是在进行回采的过程当中,在采空区的位置暂时放置一些开采出来的矿石,借助这些矿石配合采空区的矿柱对采空区形成支撑作用,通常是在矿石条件比较稳定,不容易出现氧化、自燃以及粘连现象,且矿体的围岩情况比较稳定的情况下采用。
4.充填采矿法。这种采矿方法是在回采工作面逐步进行推进的过程中,通过填充料对矿体采空区域进行填充的一种采矿方法。它的主要特点是进行回采的过程中,矿体采空区域依靠其内部填充的充填材料、支柱以及两者配合而出现的人工支撑体对采空区进行支撑。这种采矿方法通常应用于开发具有较高价值矿石、具有较高回收率要求的矿石、能够较方便的获取充填料、地表不能够出现陷落情况以及地质情况较为复杂特殊的矿体。
从具体的统计数据来看,目前铁矿山地下开采主要仍把崩落采矿法作为主要的采矿方法,有色金属与黄金矿体的地下开采则以充填采矿法以及空场采矿法作为主要方法。
二、对采矿方法以及技术产生影响的主要因素
对采矿方法的合理选择指的是能够根据实际的地质条件,提高对矿山开采工作进行安全管理的力度,尽量降低人员伤亡事故的出现。要根据实际情况合理的选择合适的采矿方法,制定出适合当前的工艺流程,要做到这些,必要依据当前开采矿体的具体规模、价值以及赋存的具体条件来进行详细的研究,从而系统的掌握矿山地下开采的具体技术条件。
1. 金属矿山工程地质条件以及矿石的物理力学特征
金属矿山工程地质条件以及矿石的物理力学特征能够较为完整的反映出矿石岩体整体的稳定性。它能够对采矿现场的构成要素以及地压管理中包含的重要元素产生直接的影响,对采矿方案的确定以及采矿工艺的确定发挥非常重要的作用。
具体的工程地质条件主要有矿山岩体的结构、具体的岩性分布情况、破碎带的位置、断层情况、节理情况、裂隙的分布情况以及地下水的情况等等。矿体的物理力学特征主要有容重情况、实际抗拉强度值、实际抗剪强度值、空隙程度、产生声波的实际传播速度、单轴与三轴的具体抗压强度以及强度条件等等。
2. 地应力状态
这里提到的地应力指的是导致地下采矿结构以及采矿岩体出现变形以及被破坏的最为根本的一种作用力。可以说,只要在掌握了金属矿山开采工程地区的具体地应力情况之后,才能够对矿山区域整体的分布有完整的认识,确定出适合当前工程条件的矿山开采方法,通过技术观测,确定出金属矿山采场以及巷道的最合理的断面形状与尺寸、矿体开挖的具体步骤、进行支护的具体形式、支护结构的具体参数以及形成支护时间等等,在确保围岩具有稳定性的前提下,极可能多的提高矿石的开采量,增加矿山开采的经济效益与收益。例如根据物理学上的弹性力学理论,矿山采场与巷道的最为理想的形状是由四周应力集中在一起形成的一种现象,最合理的断面形状呈现为椭圆,并且该椭圆形在位于垂直与水平两个方向上的两个半轴具有的长度的比值应该等同于断面水平方向的应力与垂直方向的应力的比值。在这种条件下,矿体的采场及巷道周边位置处于一种均匀等压力的状况之下,可以说这是最为稳定的一种受力状态。此外,在确定出矿体采场以及巷道具体的走向之后,同样要考虑地应力最好的走向应该同最大主应力所处的方向相平行。此外,在实际的采矿工作中,采场及巷道具体走向以及断面具体形状的选择仍要与工程需求相结合,并综合考虑经济性以及其他方面的条件。
3. 矿体的具体种类与质量
金属矿的种类主要有三种,第一种黑色金属矿,主要代表有铁矿等;第二种是有色金属矿,主要代表有铜、铅、锌、钨、钼、铝、镍等;第三种是贵金属矿(主要代表有金、银等)与铀矿。因为铁矿的价值相对比较低,通常情况下只能选择露天开采的方法,即便因为矿体埋藏过深需要进行地下开采,这时候也只能采取空场采矿法或崩落采矿法。如果通过胶结充填法进行铁矿的开采,那么所产生充填与回采成本可能比矿石自身的价值还要高,从经济角度来讲是不可行的。相反,在进行有色金属矿山以及贵重金属矿山的开采工作时,则很多采用了充填开采法,通过这种采矿方法才能尽可能的降低矿石的贫化率与损失率,这主要是因为有色金属矿与贵重金属矿自身所具备的价值已经远远超过了进行充填的成本。此外,还要看金属矿石的质量,不仅要看矿石品位的高低,还要看矿石杂质的数量。
4. 矿体赋存的环境与状况
这里所提到的矿体的赋存环境指的是矿体同围岩的具体接触情况、稳定情况与具体的埋藏深度。
金属矿体的埋藏深度同矿体具体的赋存条件有着非常巨大的关系,通常情况下,在矿体埋藏深度不断增加的情况下,矿体与围岩的破碎程度会越来越严重,同样,其具有的稳定性也会不断降低,再加上越深的位置地应力越大、温度越高,工作面以及通风条件都在不断的恶化,导致了开采困难程度出现了很大的提高。这些实际情况全部对处于较深位置开采设计的通风降温、减小生产的成本以及控制地压等各个方面提出了更为严峻的要求。
矿体的具体赋存情况有矿体的具体厚度与倾向。可以说,厚度和倾向不相同的矿体选择的开采方法以及布置的采场都是有差异的。例如针对厚底很小的矿脉,进行采矿方法选择时要尤其关注矿石方面的变化情况。而针对厚度中上的矿体,进行采矿方法的选择时要保证能够提升矿石开采的力度与矿厂的实际生产能力,并使机械化作业方便展开。金属矿体的厚度存在差别,进行采场布置方式的选择时同样存在差异,通常情况下,针对厚底较低的矿体,采场一般沿着矿体的走向方向进行布置,而针对厚度较大的矿体,进行采场布置时一般垂直走向方向进行布置,这是由于厚矿体的最大应力通常是一种垂直走向,所以采场进行垂直方向的布置,这样就保证了采场长轴所呈现的方向同最大应力所呈现的方向是相同的,这样有利于矿体采场的稳定。
5. 矿山地下开采的技术条件与经济指标
(1) 矿山地下开采的技术条件
首先,环境条件,例如地表能不能允许塌陷情况出现,如果允许塌陷,那么就可以采取崩落采矿法;如果不允许塌陷,那么就可以采取充填采矿法或空场采矿法。矿体开采的具体技术装备条件以及材料的供应情况会对采矿方法的整个过程产生直接的制约作用,进而对采矿工艺具体实施过程产生影响,影响矿石开采设计优化目标的顺利实现。所以金属矿山的开采设计当中需要根据具体的技术条件与材料实际供应状况做出最为合理的矿体采矿方案。最后,技术管理的具体水平条件。当前技术管理的实际水平能不能符合采矿方法规定的技术管理的具体水平对能不能达到矿体采矿方法中所列出的目标有着非常大的关系。例如针对规模中小型的矿山、地方性的矿山,进行开采方法的选择时应注重选择技术上简单,能方便工人掌握,以及方便管理的矿体开采方法。长时间的时间证明:要做好一个金属矿山,不但要靠技术,也要靠管理,两者都很重要,缺一不可。因此,努力提升当前矿山开采的技术管理水平,毫无疑问的已经成为了实现金属矿山进行设计优化的最为关键的一个环节。
(2)经济指标
矿山开采的经济指标主要有:采场的实际生产能力,金属矿石的贫化率与损失率,采矿工人及矿区机械设备的劳动生产率,材料的消耗以及矿石的具体成本。经济指标的差异将决定矿体开采方法与工艺的差异。
总结:
在矿山开采业技术不断进步的过程中,国际与国内进行金属矿山地下开采的工艺技术也有着新的突破与发展,不断向着开采效率高、机械化程度高和回采率高的程度发展,在矿产开采现场的综合生产能力以及劳动生产率都出现了较大幅度的提升,贫化指标与损失指标都出现了较大幅度的减小。本文介绍了四种我国金属矿山常用的地下采矿方法:空场采矿法、崩落采矿法、留矿采矿法、充填采矿法,并重点从金属矿体的整体规模、价值、赋存的具体条件与状况等几个方面来进行分析,希望对大家有所帮助。
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【关键词】非煤矿山机械 发展趋势 大型化
智能化
一、前言
从世界范围来看,瑞典的基律纳铁矿和加拿大国际镍公司的矿山是两个依靠采矿装备进步来提高采矿效率和促进矿山稳步发展的典型代表。以基律纳铁矿为例,尽管长期开采使得该矿的开采条件逐渐变差,但其年生产能力一直维持在千万吨以上,其中虽有管理水平的因素,但装备和采矿技术的进步是最基本和最重要的因素。在1983年,基律纳铁矿分段崩落法的分段高度为12m,使用阿特拉斯-科普柯(Atllas Copco)公司钻孔直径57mm的Simba 323型风动凿岩台车钻孔、8t斗容的Cat980型柴油装载机装载。目前分段崩落高度己增加到30m,钻孔主要用重型液压凿岩机或潜孔液压钻机,钻孔直径115mm,85%的矿量采用斗容为15~25f的电动装载机装载,装载作业也由每周5个工作日改为7天,有些采区还采用夜班工作制。在我国,凡口铅锌矿和金川公司是两个依靠装备进步、改进采矿技术与工艺来提高生产效率的典型地下金属矿山。
近30年来,地下矿山依靠装备进步,使生产效率提高了3~5倍或更高。目前,人们又在努力研制和开发适合连续开采的采矿装备,以期进一步提高采矿效率。在露天矿,依靠装备进步改进生产工艺、提高经济效益、扩大开采边界的效果更为明显。
纵观采矿技术的发展,可以看到矿山机械的革新是源动力,因此大力发展矿山机械设备是目前国内矿山生产规模化发展的重要保障。本文从矿山机械设备发展趋势入手,重点分析矿山机械大型化和智能化的意义,对国内矿山机械发展进行探讨。
三、矿山机械大型化发展趋势
近20多年来,采矿设备大型化的趋势十分明显,特别是没有作业空间限制的露天矿设备,工作质量达数百上千吨、乃至数千吨的设备种类繁多。例如P&H 5700XPA型电铲的工作重量达1500多吨,最大电机功率近4000kW;RH400型液压挖掘机的工作重量达800吨,柴油机功率2500kW;L-1800轮式装载机的工作重量217吨,柴油机功率近1492kw;Cat797型矿用汽车的工作重量达558吨(满载),功率2404kW:T282型矿用汽车的工作重量为528吨(满载),功率2000kW;而小时生产能力为10000吨的大型可移动(或全移动)破碎站的重量达2000吨以上,配备动力2000多kW。
与此同时,地下矿采矿设备也悄然变得越来越大。例如,在20世纪80年代,常用铲运机的装载质量一般为6~10t,斗容0.4~1.0m3、装载质量1~2t的铲运机也在一些矿山得到应用;而现在大型地下矿常用铲运机的装载质量一般为15~20f,装载质量25f的Toro 2500型铲运机、Bison电动铲运机及更大的Toro2500E型铲运机也在矿山获得实际应用。常用井下运输汽车的基本吨位已从20~30t提高到50f,最近Tamrock公司又推出了Super系列井下运输汽车,其中的Super 0012H型载重可达100~120f。钻孔深度可达60m以上的Simba W469型凿岩台车,已使得基律纳铁矿分段崩落法的分段高度从12m提高到近30m。
矿山主要机械作为引领采矿技术革新的主要力量,其发展趋势分析具有重要意义:
1 钻孔设备
目前,由长沙矿山研究院与衡阳有色冶金机械总厂研制的YZ-55型牙轮钻机,其钻孔孔径为280~380mm,在结构参数和技术性能方面已经赶超美国60RⅢ型牙轮钻机。由宣化采掘机械厂和长沙矿山研究院研制的SC-165E型和CBH一10型潜孔钻机,已将气压提高到1.6~1.8Mpa,并实现自动作业、故障自诊断、误动作保护及远程监控管理。从矿山钻孔设备设计研发阶段来说,国内技术已经基本能够与国际先进水平接轨。
从国内矿山企业运用矿山机械设备的现状来看,大多数露天矿山已基本实现潜孔钻穿孔进行中深孔爆破和机械铲装等机械化采矿,但地下矿山特别是矿体赋存较薄的矿山仍主要采用手风钻进行浅孔留矿开采方式。无论从我国露天开采还是地下开采钻孔设备的现状来看,仍然和先进水平有所差距,这种差距更多的是来自于国内矿山未使用与之相匹配的更为先进的采矿方法。
可以说矿山钻孔设备的发展应该向着机械设备大型化、自动化和精度化的趋势逐步发展,并逐步使用与之相匹配的采矿方法。
2 装运设备
矿山装运设备包括铲装和运输设备,露天开采和地下开采的装运设备从发展对比来看,露天矿山装运设备的更新与发展取得了更为长足的进步,地下矿山主要是受限于地下运输巷道的尺寸大小和囤岩岩性等。
从大型露天矿装运设备研发看来,太重集团成功地研制出了WK-55型矿用机械正铲,斗容为55m3;由北方重汽公司研制的MT5500型电动轮矿用卡车,额定载重量为326t。但此类装运仅在国内特大型露天矿山有可能见到,中小型露天矿山仍采用4-10m3的电铲和20-50t的自卸矿车。
铲运机、井下自卸汽车和电机车(柴油机车)是地下开采主要的装运设备,目前国内许多地下矿山仍采用有轨运输,在一定程度上限制了运输效率。在采矿业发达的国家,如瑞典、加拿大、美国、德国、芬兰等,地下矿山已广泛推广应用无轨化采矿技术。这些国家使用铲运机、井下矿用自卸汽车等井下无轨运输设备的出矿量已占总出矿量的80%~85%。一般来说,日产1000~3000t的地下矿采用20~35t矿用汽车,日产15000~40000t则采用45~60t的汽车,20t以下的井下矿用自卸汽车则很少采用。
地下无轨运输方式的优势现已逐步吸引了绝大多数国内矿山企业(特别是大中型矿山企业)的目光,可以说无轨运输会逐步取代有轨运输成为国内地下矿山运输方式的主流,同时与之相适应的大型井下装运设备也呼之欲出。四、矿山机械设备智能化发展趋势
在“数字化”、“智能化”己成为知识经济重要标志的21世纪,在采矿设备向着大型化发展的同时,随着卫星无线通讯技术和微电子技术的飞速发展,采矿设备在开发和应用方面也逐步开始了自动化和智能化的进程。可以说,目前采矿设备的自动化和智能化已经取得了实质性的进步,无论在露天矿还是在地下矿,无人驾
驶程式化控制和集中控制的采矿设备,已经进入实际研发与应用阶段。在今后的20年里,完善的自动化和信息技术将会在采矿设备得到更广泛的应用,也将会在一定程度上改变采矿方法和提高采矿技术水平。
信息、定位、通讯和自动化技术的迅速发展和应用,深刻地影响和改变着传统的采矿工艺,无人工作面、遥控采矿甚至是无人矿井等已在瑞典、加拿大、美国、澳大利亚等矿业发达国成为现实。加拿大INCO公司通过地下通讯、地下定位与导航、信息快速处理及过程监控系统,实现了对地下开采装备乃至整个矿山开采系统的遥控操作。在当前自动化程度最高的加拿大国际镍公司斯托比矿,除固定设备已实现自动化外,铲运机、凿岩台车、井下汽车全部实现了无人驾驶,工人只需在地面遥控这些设备,就可以保证采矿工作顺利进行。我国也正在朝这方面发展,自动化调度系统、采矿设备的自动化控制、智能化全球定位系统等现代技术也已在一些矿山得到推广应用,并取得了很好效果。但总体水平同国外发达国家相比,差距还很大。
学习国外先进经验,努力实现我国采矿工艺与采矿设备智能化,提高矿山安全生产度和劳动效率。首先,加快建立矿山设备智能化体系,结合运用网络、相关软件、矿山数据和模型及调度优化和全球卫星定位系统(GPS)技术,构成了矿山生产智能化采矿系统;其次,逐步发展智能采矿机器人系统技术,使采矿机器人进行开采过程的联合作业,形成矿山开采作业完整体系。
矿山的数字化、智能化的研究将以单台设备的遥控化和智能化为基础,逐步发展形成矿山系统的智能化。尽管目前人们对数字化、智能化在中国矿山的实现还心存疑虑,但国外有些矿山已在这些方面取得了很大进展并凸显出了经营优势,我相信不久的将来数字化矿山将会在冶金矿山变为现实。
关键词:金属非金属地下矿山;安全验收评价;分析
中图分类号:TD79 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)04-0156-01
对于金属非金属安全评价要坚持“安全第一,预防为主,综合治理”的方针政策,提高金属非金属地下矿山的安全管理水平,排除隐藏在金属非金属矿山中的安全隐患,降低生产风险,预防重大事故的发生,保证金属非金属企业的财产安全,以及相关从业人员的人身安全。通过对金属非金属安全验收评价,确保项目生产的过程中拥有安全的生产条件,既有利于政府相关部门对金属非金属矿山的宏观控制,同时也有利于企业自身的安全管理水平,保证企业安全有序的生产。
1 金属非金属矿山建设项目安全验收评价的涵义
通常所说的金属非金属矿山建设项目安全验收评价,一般是指金属非金属地下矿山的建设项目已经完成并且调试运行可以正常生产,对建设项目的设备以及相关装置的实际运行情况以及企业的管理状况进行调查分析,找出该建设项目在实际投入生产中可能出现的危险或者隐患,确定其危险程度,并提出合理的安全对策以及整改意见。
2 金属非金属地下矿山安全验收评价
2.1 对金属非金属地下矿山安全验收的依据和目的
对于金属非金属地下矿山安全验收评价的依照有相关的法律法规、日常生产的标准规范、建设项目合法证明文件及建设项目技术资料等。对于金属非金属矿山进行安全验收评价的最终目的是评价项目安全设施是否符合规定的标准,设计专项的安全篇章以及企业的关于安全生产的规范性文件是否有效,依照相关管理条例和标准,检验该建设项目是否具备安全验收条件。该评价所涉及的范围具体包括安全管理系统、矿山生产系统以及生产环节和工艺。
2.2 建设项目的概况
建设概况方面的内容主要有建设项目现状、总图运输、开采范围、开拓系统及安全出口、采矿方法、提升运输、矿井通风防尘、矿山电气、防排水与防灭火、压风及供水系统、地下矿山安全避险“六大系统”、排土场、公用辅助设施及土建工程、主要设备、企业安全管理、设计变更等。
2.3 对于潜在隐患的分析
在矿山的生产过程中,存在许多安全隐患问题,对人们的生命财产造成威胁,如果处理不及时引发事故,将带来严重的损失。在同一场所可能出现多个安全隐患,有些隐患比较隐蔽,不易识别。对于金属非金属地下矿山安全验收评价一定要科学、系统,最重要的全面,不可有遗漏,每一个隐患都可能带来毁灭性的灾难。
2.4 安全验收评价方法的选择
对于金属非金属地下矿山的安全验收可以按单元划分,避免出现遗漏,保证验收的全面性。根据矿山的地质条件和生产特点,按照安全隐患的类型以及分布特点来具体划分,对于安全隐患逐个分析,并且提出相应的对策。对于一些可能造成重大事故的安全隐患可以作为独立单元,尤其重视,其对策一定要科学全面,避免发生事故。
2.5 安全对策
根据排查出来的有关安全隐患,提出整改方案,把危险降到最低,保证地下矿山在生产过程中的安全。对于提出的安全对策,一定要科学合理,具有可实施性,不可脱离实际,同时要符合相关的法律法规与行为规范。
综合分析,矿山的安全对策主要从一下几方面考虑:对于地下矿山来说,通风井尤为重要,所以要加强对于地质灾害的控制,保留好矿柱,保证井筒安全;在地下矿山工作中,不可避免的使用炸药等爆破技术,对于爆破技术的安全对策要特别重视;其次在运输、掘进、安全管理等方面,特别留意其安全对策。
2.6 安全验收评价结论
安全验收的评价应简洁明了,查找出所有的安全隐患,并且确定其危险程度,评价相关设备设施以及安全管理是否符合相关规定。明确说明最后的验收结论,是否符合验收标准。该验收评价要具备以下几方面的信息:
第一,该地下矿山在地质条件方面是否存在安全隐患,有哪些危害因素,是否会造成重大事故,确定其危害程度,是否在可控制范围内。
第二,该矿山是否相关标准,具备安全生产条件。
第三,在实际作业中,地下矿山是否有哪些危险因素,以及如何预防。
第四,该矿山是否符合规定,具备安全验收的条件。
3 结语
受地质条件的局限,地下矿山作业难度大,技术复杂,并且潜在的危险因素多,易发生事故,属于事故高发行业。因此,地下矿山在生产过程中是否安全尤为重要。对金属非金属地下矿山的安全评价,首先要有有效的相关生产文件,是否符合法律法规,其次在设备设施方面是有安全,最后,就是在生产作业的过程中,存在的安全隐患,及时排除,并且提出相关整改措施以及预防对策。如果地下矿山符合验收标准,那么其投入生产后的危险系数降到最低,最大限度的保障人民的生命财产安全和健康。所以,对于金属非金属地下矿山的安全验收问题要格外重视。
参考文献
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关键词:地下矿山 自然崩落法 破碎矿体
一、绪论
美国于1895年成功试验了自然崩落法,经过百余年的不断发展,目前已在全世界20多个国家的50多座矿山中得到了应用。自然崩落法已经成为一种生产能力大、劳动生产率高、开采成本低廉、工艺简单、作业安全性好的地下采矿方法,在条件适宜的金属矿山普遍受到欢迎,它是目前唯一可与露天开采相媲美的一种地下采矿方法。
二、自然崩落法的实质及应用背景
(一)自然崩落法的概念
自然崩落法又称矿块崩落法,它是借助自然应力为主要荷载进行岩体崩落的。即在矿块的底部进行拉底形成足够大的空间后,将产生应力集中,当应力值超过矿体的抗拉、抗剪强度时,矿体沿节理、片理逐渐破裂开始崩落。
(二)自然崩落法崩落原理
在易于自然崩落的矿体中,利用矿体本身所固有的节理裂隙分布特征和低强度特性,在矿块底部进行一定面积的拉底形成矿石冒落的自由面,必要条件下辅以巷道、深孔割帮,削弱矿块与周围矿石及围岩的联系等诱导工程,改变矿体内应力的分布状态,促使矿石按要求逐渐产生破坏、失稳并借助矿体重力场的作用,自然崩落成适宜的矿石块度,达到最终落矿的目的。
三、应用自然崩落采矿法需要注意的方面
自然崩落法对矿岩物理性质要求较高,在应用时对矿体开采技术条件的要求相当严格,需要很高的生产管理水平,而且应用这种方法比使用其它方法更具风险性。一旦自然崩落法的工程布置完工,几乎没有更改的余地。直至目前,国内外采矿界对该采矿方法仍处于研究和探索之中。
(一)自然崩落法采矿的基本条件
①矿体必须厚大,具有足够大的开采规模;②矿化较均匀,矿体内夹石含量不宜多;③矿体必须是易于破碎的岩体;④地表允许塌陷。前两项是矿体地质条件,是应用自然崩落法的基本条件;后两项是岩体物理性质条件和环境开采条件,是应用自然崩落法的必要条件。
(二)采用自然崩落法的矿山需要确定的要素
矿体可崩性、块度分布,适应不同矿体类型的放矿模式、放矿点或放矿带间距、出矿系统设计、拉底顺序和支护设计。详细了解局部和区域地质构造、使用能描述岩体特性的公认的岩体分类方法,了解区域和扰动应力状态。
(三)自然崩落采矿法潜在的主要问题有以下几个方面
1、地质资料
地质数据的局限性和不准确性是导致自然崩落法采矿风险的因素之一。
2、矿岩体数据
地质勘探钻孔资料反映的是整个矿体的“线”信息,根据对有限个钻孔的“几孔之见”进行综合分析,建立反映整个矿床地质模型是采矿设计最关键的一步。
3、矿岩崩落的连续性
矿岩崩落的连续性主要取决于矿块拉底面积、拉底方向、拉底速率、矿岩体的稳定性、岩体结构特征以及放矿控制决策等多种因素。
4、崩落块度
矿石的块度决定放矿漏斗尺寸和放出体形态,直接关系到放矿间距、设备选型和生产能力。
5、底部放矿结构
放矿工作完成得好,矿石能顺利放出,矿山就能充分利用自然崩落法低成本的巨大优势,获得好的经济效益。
四、自然崩落法采矿方案的制定
一是要努力研究降低采矿成本的措施,尽量增加回采高度,向全面、连续崩落的技术高度发展;二是要根据不同用途和服务年限来确定底部结构工程支护与维护方法,完善底部结构工程的掘进、支护以及拉底装药爆破和出矿等设备的配套,以提高产量和生产效率;三是应进一步完善矿石可崩性评价方法和块度预测方法,研究采用现代数学方法与计算机技术相结合的手段建立准确、可靠、简单的矿石可崩性评价准则,研究采用现代声发射技术探测并计算沿节理面破碎的原始块度,在此基础上进一步研究二次应力作用和放矿过程中由于相互挤压摩擦而产生的附加破碎,从而确定最终崩落块度;四是应加强计算机放矿过程模拟和计算机放矿管理与放矿控制技术研究。
五、结语
自然崩落法自从美国Pewabie铁矿问世以来,迄今已有100多年的历史,国际采矿界积累了丰富经验。我国在20世纪60年代才开始酝酿运用自然崩落矿山的应用。铜矿峪矿应用自然崩落法进行高中段大面积覆盖岩下放矿管理,在国内尚属首次,唯一可借鉴的只有国外一些特大型矿山生产管理的经验,这种采矿方法在目前很大程度上还存在于经验的基点上。这就需要更多的人不断去探索,使之更趋于理性程序化,人们更容易去掌握它。自然崩落法的试验、生产在我国仅仅是刚刚开始,鉴于实践经验的不足和管理水平的落后,矿山不能盲目地选择应用自然崩落法,而要根据矿山的实际情况,慎重研究分析是否可用该法。
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根据浙江省安全生产监督管理局《浙江省“安全生产年”深化矿山安全隐患排查治理(矿山安全生产专项整治)工作方案》精神以及国家、省市有关矿山安全生产专项整治、隐患排查治理及安全生产检查等工作要求,结合我镇实际特制定本方案。
一、指导思想
以深入学习实践科学发展观为指导,围绕降事故、控指标、保平安的目标,坚持预防为主、标本兼治、安全发展的方针,完善排查机制,创新治理措施,严格执法标准,确保我镇矿山安全隐患排查治理与安全生产专项整治工作取得新突破。
二、工作目标
积极开展矿山安全专项整治和隐患排查治理工作,是进一步落实矿山安全主体责任,提高安全管理水平,规范企业生产行为,减少和消除事故隐患,实现矿山本质安全。具体目标是:
(一)矿山事故得到有效遏制。杜绝较大以上事故,一般事故死亡人数控制在3人以下。
(二)露天矿山开采技术明显提高。露天矿山全部实施中深孔爆破、台阶式开采或分层开采,杜绝“一面墙”开采。
(三)地下矿山安全生产条件明显改善。矿山提升运输、通风、排水、供电等主要系统完善,采矿方法与采场要素符合设计要求,提升系统安全防护装置齐全有效。
(四)矿山企业安全管理水平继续提高。所有矿山企业按要求配备专业技术人员;矿山企业全面开展安全标准化管理活动,建立和完善基本技术资料和安全管理台帐。
(五)认真开展非事故违法案件查处。加大对非事故违法案件的查处力度,严厉打击矿山企业违法违规开采行为。非事故案件查处件数应达到上年生产矿山数的50%。
(六)进一步提高市场准入门槛,矿山布局更趋合理。新设矿点严格落实《*市人民政府办公厅关于进一步加强我市矿山安全整治和资源整合工作的通知》要求,逐步关闭不符合安全条件和“一证多点”矿区。
三、工作重点
(一)建立重点地区监管联系制度。我镇将新民、众缘、白石、彭家、槎源坞、杨家等行政村的矿山列为今年隐患排查治理和安全专项整治的重点企业。
(二)加强对重点隐患的排查与整治。排查与整治的隐患重点是:1、露天矿山高陡边坡和“一面坡”开采,作业平台没有达到规定标准;2、不按设计要求组织生产;3、破碎系统安全防护装置不完善;4、地下矿山没有形成有效的机械通风系统;5、采空区不按规定处理、采矿方法不符合开采规程;6、尾矿库防排水设施不完善。
四、工作安排
(一)各矿山企业应定期组织开展隐患排查和治理活动,对照《矿山企业(尾矿库)整治检查事故隐患排查表》(见省局文件附件1)和有关矿山开采规程、标准的要求,全面开展隐患排查活动,对排查出的事故隐患必须认真落实整改,首次排查整改情况7月底前报镇安监办,以后每季度上报一次。对排查隐患和整改情况应建立台账。
(二)我镇将按照本方案安排,结合《*市矿山安全生产监督检查工作规则》和隐患排查治理活动要求,组织相关人员对矿山企业开展隐患排查和治理活动进行检查,对确定的重点监管区域和矿山的将增加检查的频次。
五、工作要求
(一)明确责任主体,确保隐患排查治理工作到位。一是隐患排查治理的主体是企业,矿山企业必须自觉履行隐患排查和治理责任,对检查中发现的事故隐患必须及时整改,一时难以整改的,不能保证安全生产的,要实施停产整改;二是镇安监办要督促企业开展隐患排查工作,对拒不开展隐患排查治理或排查治理不认真的企业,我们采取相应措施督促企业认真检查,帮助企业开展隐患排查治理工作。